川藏公路隧道洞口段棚洞方案研究

依托G4218高等级川藏公路项目，介绍了国道G318既有棚洞应用现状，并对多种棚洞方案进行了分类研究。针对地形条件复杂、地质环境恶劣的隧道洞口选址难题，提出不同的隧道洞口段棚洞解决方案，同时通过建立有限元数值模型对典型隧道洞口棚洞结构方案进行优化设计，并总结了棚洞设计过程中的要点。     

公路滚石荷载下不同结构类型棚洞的抗冲击性能分析

随着棚洞应用数量的不断增加,其安全性和稳定性越发值得重视,然而在实际工程应用中棚洞被砸坏的案例仍是屡见不鲜。借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立不同类型棚洞的有限元模型,并对滚石冲击下的不同结构类型棚洞的响应进行了数值仿真。研究表明:(1)滚石冲击荷载会使棚洞结构中产生冲击波,冲击波的传播会引起结构应力和变形震荡,门式棚洞比半拱式棚洞的震荡反应明显;(2)抗冲击性能方面,斜柱式棚洞比直柱式棚洞更优越,半拱式棚洞比门式棚洞有优势;(3)门式棚洞和半拱式棚洞在冲击作用下的结构最危险处都位于立柱顶部内侧。首次从结构角度出发研究棚洞的抗冲击性能,其成果完善了棚洞既有理论,并为今后棚洞的合理设计和施工具有重要的指导意义。     

棚洞施作时机对高边坡稳定性及棚洞结构的影响

目前棚洞结构的设计通常是在稳定边坡的基础上进行设置的,一般不考虑棚洞对不稳定边坡的作用;而实际上棚洞结构也是一个大型的支挡结构体系,对边坡稳定性是有帮助的。为了分析棚洞对边坡稳定性的影响,提出“边坡开挖应力释放系数”的概念,通过对棚洞不同施作时机的数值模拟,分析不同施作时机下棚洞对高边坡稳定性以及边坡对棚洞结构内力的影响,从而为选取棚洞结构的合理施作时机提供依据。     

组合式消能棚洞结构受荷性能研究

落石棚洞是公路交通中常见的危岩地质灾害防治结构，可分为靠垫层来吸收落石冲击能量的传统落石棚洞和靠弹簧耗能减震来吸收冲击能量的新型落石棚洞两类。运用薄板理论、结构力学以及变形协调理论对组合式消能棚洞结构受荷性能进行了研究，得到了顶板在落石冲击力作用下内力解析解以及棚洞横梁、纵梁的内力计算表达式。以国道G319武隆境内的某棚洞为例，对消能棚洞的内力进行了分析，采用消能棚洞结构形式后，横梁最大弯矩以及纵梁上下侧最大弯矩分别降低了15.0%，17.3%和6.9%，说明消能棚洞结构内力消减效果明显，较大地提高了其承载能力。     

公路棚洞结构形式初探

结合我国公路建设情况,遵循资源节约、环境友好的建设理念,提出山区公路棚洞建设的原则,并依据不同的分类办法提出棚洞结构形式及其适用性,对棚洞、隧道、边坡建设方案进行对比分析,提出棚洞建设的经济性,可为山区公路设计施工提供指导。     

落石作用于钢筋混凝土棚洞的冲击力研究

为解决钢筋混凝土棚洞设计中的关键问题之一,即如何计算落石作用于钢筋混凝土棚洞的最大冲击力问题,以冲量定理为基础,推导出了落石最大冲击力的近似计算方法;以实际棚洞结构为原型,利用有限元方法确定近似计算方法中参数的取值,得到了落石作用于钢筋混凝土棚洞的冲击力公式。该公式考虑了落石形状、质量、冲击速度、垫层材料、垫层厚度以及棚洞跨度等主要影响因素,并与试验数据作对比验证了该公式的合理性。研究结果表明:落石形状、质量、冲击速度、垫层材料、垫层厚度对冲击力影响较大,而棚洞跨度对冲击力影响较小;落石形状、质量、垫层材料、垫层厚度对冲击时间影响较大,冲击速度、棚洞跨度对冲击时间影响较小。该结论可为今后钢筋混凝土棚洞在落石冲击作用下的设计提供理论依据。     

老山隧道棚洞段施工工艺

老山隧道位于老山国家森林公园，是国内建成最长的双向6车道公路隧道，单洞总长6805m。棚洞建成后，山体稳定，结构安全新颖，保护了优美的自然环境，给南京老山林区增添了一道亮丽的风景线，完全达到了当初景观环保的设计理念。施工技术人员通过实践解决了在建设棚洞段过程中遇到陡峭边坡支护、溶洞密布和无现成施工经验可以借鉴的困难。本文介绍老山隧道棚洞段的施工工艺。     

滚石冲击荷载下垫层材料的动力响应研究

棚洞垫层结构能有效地耗散滚石冲击能量,大幅度降低滚石冲击力,是滚石防护棚洞设计的关键参数。本文以Hertz接触理论为基础,考虑棚洞土垫层的弹塑性特性,运用动力有限元数值仿真技术,研究了滚石法向冲击荷载下耗能垫层结构,分析了滚石冲击速度、半径对垫层土体动力响应规律的影响,为棚洞垫层结构优化设计提供理论依据。计算结果表明:按照完全弹性理论计算过高地估计了滚石冲击力;滚石冲击能量主要转化为土垫层的塑性变形;土石垫层结构能有效地吸收滚石冲击能量,大大降低滚石对棚洞结构的冲击力。     

中寨子隧道草市端右线洞口棚洞结构施工力学行为研究

结合抚顺草市（辽吉界）至南杂木高速公路中寨子隧道,介绍了棚洞结构的设计要点,对棚洞结构施工的全过程进行了弹塑性数值模拟。研究结果表明：棚洞结构既可满足洞口施工和运营期间的边坡安全要求,又有利于隧道洞口与自然环境的和谐。     

棚洞岩溶地基基础设计技术

岩溶是地下工程施工中危害严重的地质问题,严重影响工程的工期、增加工程投资,处理不当甚至给工程带来安全隐患。文中依据工程实例,分析了几种棚洞地基基础设计处理方案的利与弊,提出了根据岩溶地区溶洞具体分布情况的棚洞地基基础设计处理方案。